TC17合金盤軸鍛件普通β鍛成形工藝優(yōu)化

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1、其他洲吣TC17合金盤軸鍛件普通p鍛成形工藝優(yōu)化FormingProcessingOptimizationofNormalp—ForgingforTCl7AlloyLargeForgingWithDiscalSpindleShape中航工業(yè)貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司李玉鳳占立水蘇春民張振[摘要】研究通過理論與實踐相結(jié)合的方式對普通B鍛成形的TCl7合金盤軸類鍛件進行了幾何性和工藝性分析，進而基于CAD／CAE一體化設(shè)計平臺開展了工藝優(yōu)化設(shè)計，并根據(jù)優(yōu)化的工藝進行了生產(chǎn)試造，實現(xiàn)了小設(shè)備干大活并

2、獲得良好的組織性能。通過總結(jié)分析積累生產(chǎn)經(jīng)驗，豐富了理論體系并為后續(xù)類似產(chǎn)品生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞：普通B模鍛TCl7合金CAE優(yōu)化設(shè)計成形工藝優(yōu)化【ABSTRACT】Geome仃icalandcraRscharacteris-ticofTC17alloyla唱efo唱ingswithdiscalspindleshapearestudiedwiththeoreticandpracticemethodinno珊alp—fo唱ingpmcessing．Fo咖ingprocessingopti

3、mizationisimplementedbasedonCAD／CAEdesignsystemandtheeximiousschemeisusedinthemanufactureprocess．Theresultindicatesthatmicrostructurewithhighqualityisgained，whichcanenrichme仔ameofreferenceofanalo—gousproducts．Keywords：Normalpfo咖gTCl7aⅡoyCAEoptim汝ddes

4、ignFormingprocessingOptimizationDOI：10．16080／i．issnl671．833x．2015．19．106TCl7合金屬于(儀一p)型兩相鈦合金，采用B鍛生產(chǎn)的鍛件具有良好的斷裂韌性和抗蠕變性能?；而鈦合金B(yǎng)鍛生產(chǎn)過程控制難度大，成形溫度范圍窄，變形量大，必須一火完成鍛造過程。要獲得良好的組織性能須保證Tcl7合金B(yǎng)鍛鍛造溫度在r。上30～60℃內(nèi)，變形量控制在30％～50％范圍。對于大中型盤軸類Tcl7合金鍛件多采用等溫鍛方式成形，新產(chǎn)品通常要求短周期、低

5、成本和高質(zhì)量交付，等溫鍛無法滿足客戶研發(fā)需求。為此決定采用普通熱模鍛進行TCl7合金盤軸件的B鍛成形，并通過CAD／CAE一體化先進設(shè)計平臺對Tc17合金盤軸件進行鍛件、模具及工藝優(yōu)化設(shè)計，以便實現(xiàn)縮短研發(fā)周期、降低試造成本、提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。研究首先根據(jù)零件圖和技術(shù)要求開展產(chǎn)品幾何性分析；繼而基于公司的生產(chǎn)能力和技術(shù)106航窄制造技術(shù)·2015年第19期水平對產(chǎn)品進行工藝性分析，應(yīng)用CAD系統(tǒng)進行鍛件及模具設(shè)計，初步制定成形工藝方案；然后通過CAE系統(tǒng)對產(chǎn)品熱成形過程進行有限元分析

6、，進行工藝優(yōu)化、缺陷預(yù)測；之后通過試造驗證優(yōu)化工藝的可行性和可靠性，修正完善工藝方案，為后續(xù)批次的生產(chǎn)提供有效的參考依據(jù)和理論指導(dǎo)。1TCl7合金某盤軸鍛件普通p模鍛工藝性分析研究對象為TCl7合金某盤軸鍛件，該鍛件屬于關(guān)重件，要求普通B模鍛成形。鍛件圖如圖l所示，圖中點劃線所示圖形為鍛件粗加工外廓，根據(jù)粗加工圖可知零件沿軸向具有多臺階特性，截面變化率較大。最大外徑與最小外徑比值達(dá)到1．68，徑高比達(dá)到1．93，屬于典型的盤軸件，內(nèi)孔粗加工尺寸為西9lmm，設(shè)計模鍛件時考慮到工藝余量，內(nèi)孑L高徑

7、比為2．9，難以通過鍛造方式來成形內(nèi)孔，兼顧小頭端變形量，模鍛件在小頭端斷面設(shè)計了輔助工藝內(nèi)凹孔。模鍛件設(shè)計時為了避免宏觀缺陷保證材料的流動性和出模方便，簡化了臺階，設(shè)計了如圖1所示的模鍛件圖。綜合分析鍛件的成形工藝性可知，通過普通模鍛成形難度較大，工藝過程控制難度大，須嚴(yán)格控制3個關(guān)鍵點。(1)成形溫度控制。TCl7合金B(yǎng)鍛須一火內(nèi)完成最終成形，始鍛溫度必須控制在相變點以上30～60℃，L生塑!!竺．1西290mm圖1TCl7合金某盤軸件鍛件圖Fjg1DrawingofTCl7a¨oywith

8、discalshape其他終鍛溫度不得低于8300C；轉(zhuǎn)移過程中為了減小坯料表面熱量損失，盡可能減少轉(zhuǎn)移時間；為了減小鍛件表面溫降，鍛造前需要對坯料表面涂潤滑防護劑模具需要預(yù)熱至300℃左右，弱化鍛件表面的加工硬化效應(yīng)。(2)變形量的控制。模鍛之前需要對坯料進行改鍛，盡量保證坯料組織細(xì)小均勻；終鍛變形量應(yīng)該控制在30％～50％之間，保證鍛件獲得足夠大的變形量，破碎晶粒并獲得細(xì)小均勻的再結(jié)晶晶粒，尤其是保證鍛件小頭端的變形量。(3)成形過程的控制。公司用于生產(chǎn)該鍛件的設(shè)備為10t模鍛錘，由于人工操